輕型鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代煤礦建筑中的應(yīng)用分析

秦麗軍

[摘要]鋼結(jié)構(gòu)因其安全性高、美觀輕巧的優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)中。本文分析了其在煤礦建筑中的應(yīng)用，并從現(xiàn)代煤礦建筑中輕型鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用特征入手，探討了其技術(shù)特點。

[關(guān)鍵詞]輕型鋼結(jié)構(gòu)；現(xiàn)代煤礦建筑；結(jié)構(gòu) 文章編號：2095-4085（2018）04-0108-02

在現(xiàn)代建筑體系中，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越多，因其具有較強的安全性和結(jié)構(gòu)美觀輕巧等特征，鋼結(jié)構(gòu)也被應(yīng)用在現(xiàn)代煤礦建筑中。

1 輕型鋼結(jié)構(gòu)的體系及優(yōu)點

輕型鋼結(jié)構(gòu)一般有兩種，一是用薄鋼板冷軋而成的薄壁型鋼，來組成骨架結(jié)構(gòu)；另一種則是用斷面較小的型鋼，比如角鋼、扁鋼等，來制作桁架，然后再組成骨架結(jié)構(gòu)。有時，這兩種還可以進行混合使用。

1.1 輕型鋼結(jié)構(gòu)的體系

當(dāng)前輕型鋼結(jié)構(gòu)的體系主要有冷彎薄壁型、拱形波紋屋蓋型、門式鋼架結(jié)構(gòu)及多層多鋼的結(jié)構(gòu)等體系[1]。其中在倉庫及廠房屋蓋今耦股中常使用金屬拱形波紋的屋蓋結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)體系利用彩色鋼板進行現(xiàn)場滾壓而成型，無擦條、梁及栓焊鎖邊連接，且防水性能良好。而在桁架及墻梁等結(jié)構(gòu)中通常使用冷彎薄壁的結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)呈C或Z形，是利用冷壓、冷彎鋼板來實現(xiàn)的。對于一些對質(zhì)量要求低且使用年限短的廠房建設(shè)主要應(yīng)用多鋼多層的結(jié)構(gòu)體系，該結(jié)構(gòu)的施工快，投資少且結(jié)構(gòu)簡單。但對于跨度超過15m～35m的狹長平面尺寸建筑物則適合選擇門式鋼架結(jié)構(gòu)，以門式鋼架為承重結(jié)構(gòu)，壓型鋼板為維護結(jié)構(gòu)。

1.2 輕型鋼結(jié)構(gòu)在煤礦建筑中應(yīng)用的優(yōu)勢

在現(xiàn)代煤礦建筑中使用輕型鋼結(jié)構(gòu)具有許多優(yōu)勢，具體如下。

（1）用鋼量省、造價低、安裝方便、外形美觀、內(nèi)部空曠等特點。其中，質(zhì)量輕和強度高是輕型鋼結(jié)構(gòu)的重要特征，其防震功能和協(xié)調(diào)變形性能都很強，且不易斷裂，具有很好的抗震及抵抗水平載荷的能力，能夠強化建筑物的安全性。

（2）現(xiàn)代煤礦建筑中應(yīng)用輕型鋼結(jié)構(gòu)，可以自由布置空間和充分考慮美觀及其他設(shè)計方式，而無需對材料承載能力等限制條件進行過多的考慮。同時，還具有很好的保溫隔熱性能，還有很好的隔音性。

（3）在抗側(cè)彎及抗壓性能上，輕型鋼結(jié)構(gòu)的性能要遠比混凝土的強度高，但同混凝土建筑相比，其柱子、梁等尺寸皆可適度減小，使建筑的使用面積明顯增加，也就是說使用輕型鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建現(xiàn)代煤礦建筑物，結(jié)構(gòu)體現(xiàn)所占用的空間較小，進而能夠提高建筑物的空間利用率。

（4）利用輕型鋼結(jié)構(gòu)建設(shè)現(xiàn)代煤礦建筑物，存在一些非承重墻體，在建筑物使用中可利用非承重墻體對建筑物進行重新改造及分隔，使其更符合使用要求[2]。同時，在現(xiàn)代煤礦建筑中選用輕型鋼結(jié)構(gòu)進行建造，其總成本要遠低于混凝土結(jié)構(gòu)在20%左右。同時，隨著近年來防火、防腐新產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，已較好地解決了輕鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性差的缺點。

2 輕型鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代煤礦建筑中的應(yīng)用技術(shù)

2.1 選擇輕型鋼結(jié)構(gòu)

從輕型鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢發(fā)現(xiàn)，該結(jié)構(gòu)體系適合應(yīng)用在中多框架及多層框架體系中。這些框架體系具有簡單、建造速度快和管線安裝方便、能夠重復(fù)利用材料等優(yōu)勢非常符合現(xiàn)代煤礦建筑的要求[3]。將此框架體系布置在現(xiàn)代煤礦建筑物時盡管具有抗震性強、剛度腐敗均勻、自重輕、自振周期長及靈活等的優(yōu)勢，但其側(cè)向剛度不大，很容易導(dǎo)致側(cè)向位移問題。所以，為提高側(cè)向鋼度以實現(xiàn)滿足施工要求，應(yīng)將抗剪桁結(jié)構(gòu)同剪力墻結(jié)構(gòu)相結(jié)合。因多跨多層框架體系由框架支撐、框架體系和柱支撐體系等構(gòu)成，所以，各個體系都具有不同的適用范圍。比如，柱支撐體系中，因其是框架鉸接形式柱梁節(jié)點利用柱高來設(shè)置縱向或橫向的支撐，進而獲得空間承載力及其剛度，這種框架體系適合用于株距不大的建筑。框架體系則是利用縱向、橫向的多層鋼接框架獲取空間承載力和剛度的，這種框架體系適合株距相對大的建筑物。框架支撐體系適應(yīng)于無支撐、無單向的條件下利用鋼量及施工等綜合考慮，常用于縱向長、橫向短的現(xiàn)代煤礦建筑物中。

2.2 多層多跨框架節(jié)點連接方式

鉸接、鋼接及半鋼接是多層多跨輕型鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的三種連接方式，盡管鋼接的結(jié)構(gòu)非常簡單且安裝也方便，但必須對其設(shè)置鋼度、剪力墻承受力和支撐。同半鋼接相比，鋼接的連接方式簡單，且性能也不鉸接良好。所以，在現(xiàn)代煤礦建筑中選擇鉸接或鋼接作為多跨多層輕型鋼結(jié)構(gòu)的節(jié)點連接較為合適。

2.3 輕型鋼結(jié)構(gòu)的增厚技術(shù)

輕量化及消能兩種技術(shù)是增厚輕型鋼結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)。其中，消能則是在某鋼結(jié)構(gòu)部位按照消能裝置，以耗散或吸收該部位擁有的地震輸入能力，進而降低整個建筑對地震的反應(yīng)，以避免其出現(xiàn)倒塌或破壞。輕量化則主要是用來節(jié)省材料。

3 輕型鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代煤礦建筑的應(yīng)用及注意事項

3.1 輕型鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代煤礦建筑中的應(yīng)用

從輕型鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點可知，輕型鋼結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代煤礦建筑中的應(yīng)用非常廣泛，且具有獨特優(yōu)勢。比如，由于煤礦副井的井口房精通常用凍結(jié)施工技術(shù)，所以常破壞其周圍地基。若構(gòu)建時采用混凝土結(jié)構(gòu)，則會因地基不均勻、結(jié)構(gòu)過重及埋置過深等致使地基變形且沉降，進而會影響正常使用結(jié)構(gòu)和增加投入成本。但若在構(gòu)建時選用輕型鋼結(jié)構(gòu)，則能夠很好地增強其協(xié)調(diào)變形性能和降低結(jié)構(gòu)重量，即使處理地基也可確保其建筑的使用正常。經(jīng)實踐比較發(fā)現(xiàn)，輕型鋼結(jié)構(gòu)的施工工期及投資均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。

3.2 現(xiàn)代煤礦建筑中使用輕型鋼結(jié)構(gòu)的注意事項

首先是在選擇材料時應(yīng)選低合金鋼或H型鋼，按照鋼結(jié)構(gòu)對規(guī)定值進行設(shè)計，提高17mm～40mm厚度鋼得到設(shè)計指標(biāo)后再調(diào)整其焊縫強度。對技術(shù)原因詳細考慮后調(diào)小原來構(gòu)件受力壁厚度。設(shè)計鋼架、屋架及檁條時密閉性將風(fēng)荷載及風(fēng)吸力充分考慮后方可詳細設(shè)計，且再次審查標(biāo)高和基礎(chǔ)軸線，吊裝鋼結(jié)構(gòu)時選分件吊裝，并對其固定及校正，而后再行鋼梁吊裝，再吊裝屋面支撐系統(tǒng)和墻面安裝夾芯板。當(dāng)然，安裝夾芯板前必須先繪制圖紙，并普及相關(guān)施工安全知識，核查相關(guān)材料規(guī)格及數(shù)量，受損材料應(yīng)及時更換，對所需設(shè)備進行施工檢查，以確保其正常運轉(zhuǎn)。同時，還再次核實審查構(gòu)件安裝的精密度，及時清除凜條安裝過程中形成的飛濺物，并刷涂防銹漆。選用的檁條為薄壁型，安裝時可用起重機吊升安裝，在安裝完單個屋面梁及鋼柱后，即可對屋面檁條進行安裝，安裝時可用螺栓將檁條固定在托板上，但安裝誤差一定不能超過5mm。

4 結(jié)語

總之，由于輕型鋼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，其在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用也更加廣泛，特別是在現(xiàn)代煤礦建筑物中的應(yīng)用更具優(yōu)勢。其完善的技術(shù)及結(jié)構(gòu)特點不但確保了建筑的安全和實用性，也使建筑結(jié)構(gòu)更加美觀，投入也大大減少。

參考文獻：

[1]郭濤.輕型鋼結(jié)構(gòu)在煤礦建筑中的設(shè)計及應(yīng)用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2017，（08）：28-29.

[2]李濤.煤礦建筑輕型鋼結(jié)構(gòu)的分析及應(yīng)用[J].機械管理開發(fā)，2015，30（02）：81-83.

[3]張靜.煤礦建筑采用輕型鋼結(jié)構(gòu)分析[J].煤炭技術(shù)，2013，32（03）：127-128.